DE4309181A1 - Opto-elektronische Halbleitereinrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Moderne Laser sind heute schon in der Lage, optische Impulse mit einer Dauer im Femtosekundenbereich, typischerweise 50 fs, zu erzeugen. Mit optischen Schaltern und Photo­ detektoren, die sich zum Schalten bzw. zur Umwandlung derart kurzer optischer Impulse in elektrische Signale eignen, könnten daher Datenübertragungs- und Datenverarbeitungs­ systeme mit einer oberen Grenzfrequenz bis über 100 GHz entsprechend einer zeitlichen Auflösung von wenigen Piko­ sekunden realisiert werden. Das Problem, ultrakurze optische Impulse, deren Dauer im Bereich von Pikosekunden und darunter liegt, elektrisch zu erzeugen, zu schalten, zu modulieren und zu detektieren (d. h. in elektrische Signale umzusetzen), ist jedoch noch nicht zufriedenstellend gelöst.

Für eine kurze Antwortzeit von photoleitfähigen Halbleiter­ einrichtungen, wie Detektoren, Photowiderständen, Photo­ leitungs-Schaltern u. dgl. sind eine kurze Trägerlebens­ dauer, eine hohe Trägerbeweglichkeit und ein hohes Dunkel­ widerstand/Hellwiderstand-Verhältnis die wesentlichen Parameter. Eine kurze Lebensdauer der freien Träger ergibt eine hohe obere Grenzfrequenz der Einrichtung. Eine hohe Trägerbeweglichkeit führt zu einer hohen Wahrnehmungs­ empfindlichkeit und ein hohes Dunkelwiderstand/Hellwider­ stand-Verhältnis ist für einen hohen Kontrast (Signalhub) erforderlich.

Die erste Generation von optischen Schaltern oder Photo­ widerständen wurden aus Hochtemperatur- (HT-) GaAs hergestellt. HT-GaAs wird durch Molekularstrahlepitaxie (MBE) bei einer relativ hohen Substrattemperatur, typisch 600°C, hergestellt. Die Trägerlebensdauer in diesem Material ist jedoch ver­ hältnismäßig groß (über 100 ps). Um diesen Nachteil zu kompensieren, hat man die Abmessungen von HT-GaAs-Photo­ widerständen u. dgl. nach Möglichkeit verkleinert, was jedoch infolge der Verkleinerung der Elektroden zu einem erhöhten Reihenwiderstand und damit zu einer erhöhten RC- Zeitkonstante und einer Verringerung der oberen Grenz­ frequenz sowie einer Verschlechterung der Lichtübertragung in die sich unter den Elektroden befindende Halbleiterschicht führt. Man hat ferner die Trägerlebensdauer in HT-GaAs- Schichten durch Ionenimplantation herabgesetzt, was eine große Anzahl von Defekten erzeugt und die Trägerlebensdauer durch die erzeugten ultraschnellen Haftstellen bis auf 1 ps herabsetzt. Diese Maßnahme verringert jedoch auch die Träger­ beweglichkeit drastisch von normalerweise 5000 cm²/Vs in normalem HT-GaAs bis herunter zu 5 cm²/Vs. Außerdem leidet die Langzeitstabilität der Einrichtungen durch Alterung der durch die Ionenimplantation erzeugten Defekte.

Eine zweite Klasse von Materialien, die seit einiger Zeit Anwendung gefunden hat, ist das sog. Niedertemperatur-GaAs, das durch Molekularstrahlepitaxie bei niedriger Substrat- Temperatur (typischerweise im Bereich zwischen 150 und 400°C, z. B. 200°C) erzeugt und dann zur Rekristallisation bei höherer Substrattemperatur, typischerweise zwischen 500 bis 800°C, insbesondere 10 Minuten bei 600°C, getempert wird ("LT-GaAs" oder "GaAs:As"). Dieses Material ist kristallin und hat sich für optische Schalter gut bewährt. Es ist außerdem halbisolierend, was für optische Schalter sehr vorteilhaft ist. Die Trägerlebensdauer ist nur etwa 1 ps. Die Trägerbeweglichkeit beträgt etwa 200 cm²/Vs, d. h. mehr als das 20-fache der von ionenimplantiertem GaAs, sie ist jedoch im Vergleich zu der von HT-GaAs ziemlich niedrig.

Auch bei ultraschnellen elektro-optischen Halbleitereinrich­ tungen, wie Demodulatoren, Einrichtungen zur Phasenkopplung und sättigbaren Absorber in Lasern, Modulatoren und Schal­ tern, welche auf einer z. B. durch kurze Laserimpulse indu­ zierten Nichtlinearität der optischen Antwort des Materials beruhen, spielen die Beweglichkeit und die Lebensdauer der optisch angeregten Ladungsträger eine wesentliche Rolle. Bei diesen Einrichtungen werden elektro-optische Effekte und der Quanten-Starkeffekt ausgenutzt. Die Betriebswellenlänge der optischen Strahlung kann unterhalb des Bandabstandes des Materials liegen. Durch Effekte zweiter Ordnung, wie Zwei­ photonenabsorption, Einflüsse von Trägerzuständen unterhalb der Bandlücke, die durch Unvollkommenheiten des Materialis verursacht werden, und thermische Verbreiterung von exzi­ tonischen Zuständen werden jedoch durch die optische Anregung häufig langlebige freie Ladungsträger im Material erzeugt, was die Arbeitsgeschwindigkeit, also die obere Grenzfrequenz solcher Einrichtungen beeinträchtigt.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend ausgehend von diesem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, elektro­ optische Einrichtungen anzugeben, die sich durch eine effek­ tiv hohe Trägerbeweglichkeit und effektiv kurze Träger­ lebensdauer auszeichnen und dementsprechend eine hohe Grenz­ frequenz und eine hohe Empfindlichkeit aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekenn­ zeichnete und im folgenden näher erläuterte Erfindung gelöst.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, ein Halbleitermaterial, in dem die Trägerlebensdauer kurz ist, mit einem Halbleitermaterial zu kombinieren, das sich durch hohe Trägerbeweglichkeit und/oder hohe Kristallperfektion auszeichnet, um leistungsfähige, ultraschnelle Halbleiter­ einrichtungen, wie elektro-optische Einrichtungen und photo­ leitfähige Einrichtungen sowie optisch nichtlineare Ein­ richtungen zu schaffen. Materialien mit einer hohen Träger­ beweglichkeit, d. h. mit einer besseren Trägertransport­ fähigkeit haben normalerweise eine längere Trägerlebensdauer als Materialien mit kurzer Trägerlebensdauer. Materialien mit höherer Kristallperfektion haben gewöhnlich eine beson­ ders hohe Trägerbeweglichkeit. Eine geeignete Hybridkombina­ tion dieser beiden Typen von Materialien ermöglicht es, elektro-optische und photoleitfähige Halbleitereinrichtungen wie Photodetektoren, Photoleitungs-Schalter, elektro-opti­ sche Modulatoren, Einrichtungen zur Phasenkopplung und sättigbare Absorber für Laser, elektro-optische Schalter und dgl. herzustellen, die sich insbesondere durch eine sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeit auszeichnen.

Die vorliegenden Einrichtungen enthalten eine Schicht­ struktur mit mindestens einer Schicht aus einem Material mit hoher Trägerbeweglichkeit und/oder hoher Kristallperfektion und mit einer Schicht aus einem Material mit kurzer Träger­ lebensdauer, vorzugsweise eine Schichtstruktur mit minde­ stens 6, vorzugsweise mindestens 10 solcher sich periodisch abwechselnder Schichten. Die Schichtstruktur kann mit minde­ stens einem Paar beabstandeter ohmscher Kontakte oder Schottky-Kontakte kontaktiert sein.

Bei mit Photoleitung arbeitenden Einrichtungen hat das Material mit der kurzen Trägerlebensdauer vorzugsweise eine kleinere Bandlücke als das Material mit der hohen Träger­ beweglichkeit. Dadurch wird der Übergang von Ladungsträgern vom Material mit der hohen Trägerbeweglichkeit in das Material mit der kurzen Trägerlebensdauer effektiver. Wichtig ist in diesem Falle ein hoher spezifischer Wider­ stand des Materials mit der kurzen Trägerlebensdauer, insbesondere <10⁴ Ohm·cm, vorzugsweise 10⁵ bis 10⁶ Ohm·cm.

Die Gesamtdicke der Schichtstruktur oder die Periode wird bei einer photoleitfähigen Einrichtung entsprechend der optischen Absorptionslänge bei der Wellenlänge der optischen Strahlung bemessen, mit der die betreffende Einrichtung betrieben werden soll. Die Gesamtdicke soll größer oder zumindest vergleichbar mit der optischen Absorptionslänge sein (die Strecke, bei der die Intensität auf das e^-1­ fache der Intensität der einfallenden Strahlung abgesunken ist). Die Dicke jeder Schicht aus dem Material mit der hohen Trägerbeweglichkeit soll so klein sein, daß die Diffusions­ und/oder Drift-Zeit der optisch angeregten Ladungsträger in die benachbarte(n) Schicht(en) aus dem Material mit der kürzeren Trägerlebensdauer in der Größenordnung dieser Lebensdauer liegt, die Schichtdicke soll andererseits jedoch so groß wie möglich sein, damit möglichst viel der ein­ fallenden optischen Strahlung in dem Material mit der hohen Trägerbeweglichkeit absorbiert wird. Die Dicke der Schicht(en) aus dem Material mit der kurzen Trägerlebens­ dauer soll klein sein, aber nicht so klein, daß die Träger in nennenswerter Anzahl hindurchtreten können, ohne in Haft­ stellen abgefangen zu werden.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele von Halbleiter­ einrichtungen gemäß der Erfindung und Verfahren zu deren Herstellung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, dabei werden noch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zur Sprache kommen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Photowider­ standes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines bevorzugten Verfahrens zur Herstellung des Photowiderstandes gemäß Fig. 1; und

Fig. 3 und 4 eine schematische Schnittansicht bzw. perspek­ tivische Ansicht einer ultraschnellen elektro­ optischen Einrichtung, wie SEED, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

In den Fig. 1, 3 und 4 sind alle Abmessungen, inbesondere die Schichtdicken, der Deutlichkeit halber stark vergrößert dargestellt.

Der in Fig. 1 als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte Photowiderstand hat einen Körper 10, der ein Substrat 12 und als wesentlichen Bestandteil eine Schicht­ struktur 14 enthält. Zwischen dem Substrat 12 und der Schichtstruktur 14 kann eine Puffer- oder Zwischenschicht 16 vorgesehen sein.

Die Schichtstruktur 14 besteht aus sich abwechselnden Schichten 18, 20. Die Schichten 18 bestehen aus einem Material mit kurzer Trägerlebensdauer und die Schichten 20 bestehen aus einem Material mit hoher Trägerbeweglichkeit.

Die Schichtstruktur 14 ist mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Metallkontakten 26, 28 kontaktiert. Zusätzlich können eindiffundierte Kontaktzonen 22, 24 vorgesehen sein.

Bei einer praktischen Ausführungsform des Photowiderstandes gemäß Fig. 1 bestanden die Schichten 18 aus dem Material mit kurzer Lebensdauer aus undotiertem LT-GaAs und die Schichten 20 aus dem Material mit hoher Trägerbeweglichkeit bestanden aus undotiertem HT-GaAs. Das Substrat bestand aus einem GaAs-Einkristall und die Puffer- oder Trennschicht 16 war eine epitaktische undotierte GaAs-Schicht.

Für eine Betriebswellenlänge von z. B. 700nm hatten die Schichten 18 und 20 eine Dicke von 10nm bzw. 50nm und die Schichtstruktur 14 enthielt insgesamt 10 Schichten 18, 20.

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm eines bevorzugten Verfahrens zum Herstellen des Halbleiterkörpers 10 des Photowiderstandes gemäß Fig. 1. Es enthält die folgenden Verfahrensschritte:

• A) Ein in üblicher Weise hergestelltes und vorbereitetes Substrat-Scheibchen aus einkristallinem GaAs wird,
• B) durch Epitaxie mit einer GaAs-Pufferschicht 16 versehen.
• C) Anschließend wird auf die Pufferschicht durch Molekular­ strahlepitaxie (MBE) bei einer Substrattemperatur zwischen 150°C und 400°C, vorzugsweise 200°C, eine erste LT-GaAs- Schicht aufgebracht.
• D) Diese Schicht wird dann 0,5 bis 20 Minuten, insbesondere 10 Minuten lang bei einer Substrattemperatur zwischen etwa 500°C und 800°C, insbesondere 600°C erhitzt, wobei sie kristallisch wird und eine sehr niedrige Trägerlebensdauer in der Größenordnung von Pikosekunden erhält. Damit ist die erste Schicht 18 aus dem Material mit der niedrigen Träger­ lebensdauer gebildet.
• E) Als nächstes wird bei hoher Substrattemperatur, ins­ besondere 500 bis 800°C, vorzugsweise 600°C, eine HT-GaAs- Schicht durch MBE aufgebracht. Dies ergibt die erste Schicht 20 aus dem Material mit hoher Kristallperfektion und Träger­ beweglichkeit.
• F) Die Schritte C) bis E) werden dann n-mal wiederholt, bis die Schichtstruktur 14 mit der gewünschten Anzahl sich abwechselnder Schichten 18, 20 fertiggestellt ist.

Der auf diese Weise hergestellte Halbleiterkörper kann dann durch übliche Maskierungs-, und Metall-Aufdampfverfahren kontaktiert werden.

Die in der beschriebenen Weise hergestellten LT-GaAs- Schichten 18 zeichnen sich durch eine sehr kurze Träger­ lebensdauer aus, die in der Größenordnung von 1 ps liegt. In den HT-GaAs-Schichten 20 ist die Trägerlebensdauer wesentlich größer, die optisch angeregten Träger können jedoch durch Diffusion und Drift innerhalb einer Zeitspanne von 1 bis 2 Pikosekunden in die benachbarten LT-GaAs- Schichten 18 abwandern und damit verschwinden. Die effektive Trägerlebensdauer in der Schichtstruktur 14 ist daher sehr klein, größenordnungsmäßig einige Pikosekunden, also nur geringfügig größer als die Trägerlebensdauer in einer einzelnen massiven LT-GaAs-Schicht. Im Vergleich mit einer einfachen LT-GaAs-Schicht ist die effektive Trägerbeweg­ lichkeit jedoch wegen des Vorhandenseins der HT-GaAs- Schichten 20 zwischen den LT-GaAs-Schichten 18 ganz erheblich größer. Die Schichtstruktur ist außerdem halb­ isolierend, da das Fermi-Niveau wegen des Vorhandenseins der LT-GaAs-Schichten auf eine Position in der Mitte der Band­ lücke fixiert ist.

Anhand der Fig. 3 soll nun die Anwendung der Erfindung auf ultraschnelle elektro-optische Einrichtungen, wie Detektoren, Einrichtungen zur Phasenkopplung und sättigbare Absorber in Lasern, Modulatoren und Schaltern, wie SEED erläutert werden, welche auf der Nichtlinearität der optischen Antwort eines durch kurze optische Impulse angeregten Materials beruhen. Fig. 3 zeigt stark vereinfacht eine typische Mehrfach- Quantentrog-Struktur, bei der eine exzitonen-optische Nicht­ linearität in Potentialtrögen zum Betrieb der Einrichtung ausgenutzt wird, wie SEED. Diese Einrichtungen enthalten jeweils mindestens eine, gewöhnlich mehrere Trogmaterial- und Barrier-Materialschichten. Die Trogschichten sollen eine möglichst perfekte Kristallstruktur aufweisen und sind jeweils zwischen zwei Barriermaterialschichten angeordnet, deren Aufgabe in erster Linie darin besteht, einen Potental­ wall für die Träger in der Trogschicht zu bilden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Barrier- Schichten so hergestellt, daß die Trägerlebensdauer in ihnen klein, z. B. in der Größenordnung von Picosekunden, ist. Dies kann dadurch erreicht werden, daß man die Barrier­ schichten so züchtet, daß sie eine gewisse Menge an Defekten aufweisen, die eine hohe Dichte an tiefliegenden Zuständen erzeugen und dadurch die Trägerlebensdauer stark herabsetzen. Das Material der Barrier-Schichten sollte trotzdem eine hohe Kristallqualität aufweisen, so daß eine qualitativ hoch­ wertige Trogschicht epitaktisch auf ihr gezüchtet werden kann und eine hohe exzitonische Nichtlinearität und eine kleine Linienbreite gewährleistet sind. Bei einer solchen Struktur können die optisch angeregten Träger in den Trögen durch die Defekte in den sich auf tiefem Niveau befindenden Zuständen der Barrier-Schichten abgefangen werden, was die Lebensdauer der freien Träger erheblich herabsetzt. Die Qualität der Trogschicht kann dadurch weiter gesteigert werden, daß man eine dünne, hinsichtlich ihrer Kristall­ struktur qualitativ hochwertige Schicht aus Barrier-Material zwischen der Trogschicht und der defektreichen Barrier- Schicht mit der kurzen Trägerlebensdauer züchtet. Diese qualitativ hochwertige Barrier-Schicht sollte so dünn wie möglich sein, um zu gewährleisten, daß die Wellenfunktionen der Träger effektiv in das Barrier-Material mit der kurzen Trägerlebensdauer hindurchdringen können.

Das Abfangen der Träger aus den Trogschichten in den defekt­ reichen Barrier-Schichten hängt, wie gesagt, davon ab, wie weit die Wellenfunktion der Träger aus der Trogschicht in die benachbarte Barrierschichten reicht. Um zu erreichen, daß diese Wellenfunktionen weit in die Barrierschichten reichen, wird die Dicke der Trogschichten sehr klein gewählt, z. B. eine Monolage bis 40nm, insbesondere 1 bis 3nm. Außer­ dem sollte die effektive Trägerlebensdauer in der Trog­ schicht so gewählt werden, daß die Excitonenlinienver­ breiterung durch die kurze Lebensdauer der Träger in den Potentialtrögen, z. B. 0,5 ps, für das Schaltverhalten der Einrichtung vernachlässigt werden kann.

Die in Fig. 3 und 4 dargestellte elektro-optischen Quanten­ trog-Einrichtung, wie SEED enthält einen Körper 30 mit einer epitaktischen Schichtstruktur 34. Die Schichtstruktur 34 ist in ihrem mittleren Bereich freitragend und an beiden großen Seiten am Rand kontaktiert. Der eine Kontakt enthält eine Schicht 32 aus einem Halbleitermaterial hoher Leitfähigkeit sowie eine Metallschicht 48. Der andere Kontakt enthält eine Schicht 33 aus einem Halbleitermaterial hoher Leitfähigkeit sowie eine Metallschicht 46. Zwischen der Schichtstruktur und der Schicht 46 bzw. 48 kann sich eine Zwischenschicht analog der Zwischenschicht 36 (Fig. 1) befinden. Damit kann das angelegte elektrische Feld hauptsächlich auf die Quantentrogstruktur 34 zur Einwirkung gebracht werden.

Die Schichtstruktur 34 enthält eine oder mehrere Folgen von Schichten, und zwar von der Schicht 32 aus gerechnet, eine derste, möglichst defektarme, kristallisch hochwertige Schicht 38a aus einem Halbleitermaterial vom Typ des Barrier- Materials, eine defektreiche Schicht 39 aus Barrier-Material, in der die Trägerlebensdauer kurz ist, eine zweite Schicht 38b aus defektarmem, kristallisch hochwertigen Halbleiter­ material vom Typ des Barrier-Materials und schließlich eine Schicht 40 aus defektarmem Trog- (well) Material. Auf der Schicht 40 können dann noch eine oder mehrere Gruppen aus Schichten 38a, 39, 38b, 40 angeordnet sein.

Durch die Elektroden 46, 48 wird im Betrieb ein elektrisches Feld senkrecht zu den Schichten der Schichtstruktur 34 erzeugt, um die Intensität von Licht, das durch die Schicht­ struktur 34 fällt, durch elektro-optische Effekte oder den Quanten-Starkeffekt zu modulieren. Solche Strukturen sind im Prinzip bekannt.

Bei einer praktischen Ausführungsform der Einrichtung gemäß Fig. 3 und 4 bestanden die Kontaktschichten 32, 33 aus p-leitend bzw. n-leitend dotiertem Galliumarsenid hoher Leitfähigkeit. Die Schichten 38a, 38b aus dem qualitativ hochwertigen Barrier-Material bestanden aus HT-Al_xGa_1-xAs, die durch MBE bei einer Substrattemperatur von 600°C (analog der Schicht 20 in Fig. 1) hergestellt wurde. Die Barrier- Materialschicht 39 aus dem Material mit geringer Träger­ lebensdauer bestand aus LT-Al_yGa_1-yAs, die durch MBE bei einer Substrattemperatur von 200°C erzeugt und anschließend bei einer Substrattemperatur von 600°C getempert wurde (analog der Schicht 18 in Fig. 1). Die zweite hochwertige Barrier-Materialschicht 38b bestand wie die Schicht 38a aus HT-Al_yGa_1-yAs, die durch MBE bei einer Substrattemperatur von 600°C erzeugt wurde. Die Trogmaterialschicht 40 bestand schließlich aus HT-GaAs, sie wurde bei einer Substrat­ temperatur von 600°C durch MBE aufgebracht. Bei der Her­ stellung diente eine kontinuierliche Schicht entsprechend der Schicht 32 als Substrat. Nach Fertigstellung des Körpers aus der Schicht 32, der Schichtstruktur 34, der Schicht 33 und ggf. der Metallschichten 46, 48 wurde ein mittlerer Bereich der Schichtstruktur durch Ausätzen von Löchern freigelegt. Bei Verwendung als sättigbarer Absorber werden keine elektrischen Anschlüsse benötigt.

Strukturen der anhand von Fig. 3 und 4 beschriebenen Art können auch für Quantendraht- und/oder Quantenpunktstruktur Anwendung finden, bei denen die Ladungsträgerbewegung auf lineare bzw. punktartige Dimensionen begrenzt ist.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen sich selbst­ verständlich in der verschiedensten Weise abwandeln, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. Außer GaAs und AlGaAs können auch noch andere Halbleitermaterialien, ins­ besondere andere Verbindungshalbleiter des Typs III-V, z. B. InGaAs und auch Verbindungshalbleiter vom Typ II-VI verwendet werden, ferner Silizium, organische Halbleiter usw.

Molekularstrahlepitaxie ist das derzeit bevorzugte Verfahren zum Herstellen der beschriebenen Schichtstrukturen, es können jedoch auch andere Verfahren Anwendung finden, z. B. MOCVD.

Claims (23)

1. Opto-elektronische Einrichtung mit einem Halbleiterkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper eine Schichtstruktur mit mindestens einer ersten Schicht (20) aus einem Material mit vorgegebener Trägerbeweglichkeit und vorgegebener Trägerlebensdauer sowie mindestens eine zweite Schicht (18) aus einem Material mit einer Trägerlebensdauer, die klein im Vergleich zu denen der ersten Schicht ist, enthält.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Schicht (20, 18) direkt aneinander angrenzend angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Schicht (40) und der zweiten Schicht (39) eine Zwischenschicht (38b) angeordnet ist, die eine so geringe Dicke aufweist, daß der Übergang von Trägern aus der ersten Schicht (40) in die zweite Schicht (39) nicht wesent­ lich behindert wird.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (20) aus einem Material besteht, das eine höhere Trägerbeweglichkeit aufweist als das Material der zweiten Schicht (18).

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit der kurzen Trägerlebensdauer eine kleinere Bandlücke hat als das Material mit der hohen Trägerbeweg­ lichkeit.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit der kurzen Trägerlebensdauer einen hohen spezifischen Widerstand hat.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekenn­ zeichnet durch zwei Elektroden (26, 28), die im Abstand voneinander an einer Seite der Schichtstruktur angeordnet sind (Fig. 1).

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (20) aus HT-GaAs und die zweite Schicht (18) aus LT-GaAs besteht.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (40) eine Schicht mit hoher Kristall­ perfektion ist und zwischen zwei zweiten Schichten (39) aus einem Material mit kurzer Trägerlebensdauer angeordnet ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht eine Quantentrogschicht (40) und die zweite Schicht eine Barrierschicht (39) ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Quantentrogmaterialschicht aus HT-GaAs besteht und daß die Barriermaterialschicht aus LT-Al_yGa_1-yAs besteht.

12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der Quantentrogschicht (40) und der Barrierschicht (39) eine Zwischenschicht (38b) aus einem Material vom Typ des Barrierschichtmaterials angeordnet ist, die eine hohe Kristallperfektion und eine so geringe Dicke aufweist, daß der Übergang von Trägern aus der Quantentrog­ schicht (40) in die Barrierschicht (39) nicht wesentlich behindert wird.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus HT-Al_xGa_1-xAs besteht, wobei x größer oder gleich y ist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, gekenn­ zeichnet durch zwei Elektroden (46, 48) auf entgegen­ gesetzten Seiten der Schichtstruktur.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtstruktur (34) mindestens zum Teil freitragend ausgebildet ist (Fig. 3).

16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerlebensdauer in dem Material mit der kleinen Trägerlebensdauer höchstens wenige Picosekunden beträgt.

17. Verwendung einer Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 als Photowiderstand.

18. Verwendung einer Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14 als nichtlineare elektro-optische Einrichtung.

19. Verwendung einer Einrichtung nach Anspruch 1 als sättig­ barer Absorber.

20. Verfahren zum Herstellen einer Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Substrat eine erste Halbleiterschicht, in der die Lebensdauer von Ladungsträgern kurz ist, und auf dieser eine zweite Halb­ leiterschicht, in der die Beweglichkeit und die Lebensdauer von Ladungsträgern größer als in der ersten Schicht sind, hergestellt werden.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht durch Molekularstrahlepitaxie bei niedriger Substrattemperatur und anschließendes Tempern hergestellt wird und daß die zweite Schicht durch Molekular­ strahlepitaxie bei hoher Substrattemperatur hergestellt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht bei einer Substrattemperatur zwischen 150 und 400°C, vorzugsweise 200°C, hergestellt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 20, 21 oder 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Schicht bei einer Substrat­ temperatur zwischen 500 und 800°C, insbesondere 600°C, hergestellt wird.